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1、会计学1水泥水泥(shun)水化要点水化要点第一页，共27页。n nI 诱导前期n n急剧反应，出现第一个放热峰，时间很短，在15min以内(y ni)结束。第2页/共27页第二页，共27页。n nII诱导期:n n反应极其缓慢，又称静止期。一般持续 14，是硅酸盐水泥浆体能在几小时内保持塑性的原因。n n初凝时间(shjin)基本上相当于诱导期的结束。第3页/共27页第三页，共27页。n nIII 加速期:n n反应重新加快，出现第二个放热峰，到达(dod)峰顶时本阶段即告结束(48h)。n n此时终凝已过，开始硬化。第4页/共27页第四页，共27页。n nIV减速期：n n反应速率随时间下
2、降的阶段，约持续1224h，水化作用逐渐(zhjin)受扩散速率的控制。V 稳定期：反应速率很低、基本稳定的阶段，水化作用完全(wnqun)受扩散速率控制。第5页/共27页第五页，共27页。C3S各水化阶段(jidun)形成的产物如图2.6所示。图图图图2.6 C3S2.6 C3S水化各阶段水化各阶段水化各阶段水化各阶段(jidun)(jidun)示意图示意图示意图示意图第6页/共27页第六页，共27页。C3S水化机理水化机理(j l)n nC3SC3S水水化化机机理理，一一般般在在第第1 1、4 4、5 5阶阶段段没没有有争争议议，但但对对于于第第2 2、3 3阶阶段段则则有有不不同同的的解
3、解释释方方法。法。n n第第1 1阶段：阶段：C3SC3S溶于水，迅速发生水化，故有一个放热高峰。溶于水，迅速发生水化，故有一个放热高峰。n n第第4 4阶阶段段：随随着着水水化化物物在在颗颗粒粒周周围围的的形形成成，C3SC3S的的水水化化作作用用受受到到阻阻碍碍，因因而而水水化化又又从从加加速过程进入速过程进入(jnr)(jnr)减速过程。减速过程。n n第第5 5阶阶段段：最最初初的的产产物物，大大部部分分生生长长在在颗颗粒粒原原始始周周界界以以外外（称称“外外部部产产物物”），后后期期则则生生长长在在原原始始周周界界以以内内（称称“内内部部产产物物”），此此时时C3SC3S的的水水化化
4、完完全全由由水水向向内内部部的的扩扩散散控控制制，水水化速度很慢，故进入化速度很慢，故进入(jnr)(jnr)稳定期。稳定期。第7页/共27页第七页，共27页。第第2 2、3 3 阶段的研究主要有保护层理论和延迟成核理论两种理论阶段的研究主要有保护层理论和延迟成核理论两种理论 。保护层理论：将保护层理论：将“潜伏期潜伏期”归因于保护层的生成，待保护层破裂时，潜归因于保护层的生成，待保护层破裂时，潜伏期终止伏期终止(zhngzh(zhngzh)。保护层理论一：保护层理论一：假设在水化过程中连续生成了三种不同的水化物。假设在水化过程中连续生成了三种不同的水化物。第一类水化物（第一类水化物（C/S=
5、3.0C/S=3.0）在几分钟内生成，并很快在）在几分钟内生成，并很快在C3SC3S周围形成了致周围形成了致密的保护层，延缓了密的保护层，延缓了C3SC3S水化，水化，CaCa离子进入液相的速率降低，导致诱导期离子进入液相的速率降低，导致诱导期开始。开始。在诱导期，水化物在诱导期，水化物C/SC/S降低，第一类水化物向第二类（降低，第一类水化物向第二类（C/S=0.8C/S=0.81.51.5，呈，呈膜状）水化物转变，这时包覆层的透水性提高，同时液相也变成为膜状）水化物转变，这时包覆层的透水性提高，同时液相也变成为CaCa（OHOH）2 2的过饱和状体。的过饱和状体。加速期的出现是由于加速期的
6、出现是由于C3SC3S粒子表面包覆层的崩裂或重结晶的结果，这时形粒子表面包覆层的崩裂或重结晶的结果，这时形成的第三类水化物（成的第三类水化物（C/S=1.5C/S=1.52.02.0）呈纤维状。）呈纤维状。第8页/共27页第八页，共27页。保护层理论二：渗透压理论保护层理论二：渗透压理论在水泥粒子周围，几分钟内就形成了一种凝胶状的半渗透膜，随着水化在水泥粒子周围，几分钟内就形成了一种凝胶状的半渗透膜，随着水化不断进行，在半渗透膜内部产生了渗透压，最终导致包覆层破裂，潜伏不断进行，在半渗透膜内部产生了渗透压，最终导致包覆层破裂，潜伏期结束。然后通过半透膜内部缺期结束。然后通过半透膜内部缺CaCa
7、离子的溶液和外部的离子的溶液和外部的CaCa离子发生反应离子发生反应(f(f nyng)nyng)，开始生长出，开始生长出C-S-HC-S-H纤维。纤维。第9页/共27页第九页，共27页。延迟成核理论延迟成核理论当当C3SC3S与与水水接接触触后后迅迅速速水水解解，Ca2+Ca2+OH-OH-及及进进入入溶溶液液，这这样样就就使使原原来来的的C3SC3S表表面面变变为为“缺缺钙钙”或或“富富硅硅”的的表表面面层层，液液相相中中的的Ca2+Ca2+就就会会因因为为化化学学吸吸附附作作用用吸吸附附在在富富硅硅的的表表面面，并并使使表表面面带带正正电电荷荷。C3SC3S表面的高浓度表面的高浓度Ca2
8、+Ca2+降低了降低了C3SC3S的进一步水解，这样就开始了诱导期。的进一步水解，这样就开始了诱导期。Ca2+Ca2+和和OH-OH-相继以低速率溶解，当液相相对于相继以低速率溶解，当液相相对于Ca(OH)2Ca(OH)2成为过饱和时，成为过饱和时，Ca(OH)2Ca(OH)2晶核迅速形成。晶核迅速形成。当当Ca(OH)2Ca(OH)2结晶成长时会结晶成长时会(sh hu)(sh hu)从溶液中移去从溶液中移去Ca2+Ca2+和和OH-OH-离子，这样就恢复了水化的加速期。离子，这样就恢复了水化的加速期。第10页/共27页第十页，共27页。2 C2 2S水化水化C2 2S的水化反应式为：即：C
9、2S十mH=C-S-H+(2-x)CHC2S的水化过程与C3S极为相似，具体(jt)区别在于：C3S的水化速度比C2S高很多，约为C2S水化速度的20倍。第11页/共27页第十一页，共27页。3 C3A水化C C3 3A A在纯水中的水化反应式为：在纯水中的水化反应式为：即：2C3A+27H=C4AH19+C2AH8 C4AH19在低于85%的相对湿度时，即失去6摩尔(m r)的结晶水而成为C4AH13。C4AH19、C4AH13和C2AH8均为六方片状晶体，在常温下处于介稳状态，有向C3AH6等轴晶体转化的趋势。在温度较高的情况下，C3A还会直接生成C3AH6。第12页/共27页第十二页，共
10、27页。C3AC3A在纯水中的水化过程分为在纯水中的水化过程分为3 3个阶段：（个阶段：（P54P54图图2-2-5-72-2-5-7）阶段阶段A:A:相应于相应于C3AC3A迅速溶解以及六方片状水化产物形成，第一放热迅速溶解以及六方片状水化产物形成，第一放热峰出现，水化反应速度下降；峰出现，水化反应速度下降；阶段阶段B B：相应于：相应于C3AH6C3AH6立方体的形成，使六方片状水化物层破坏，立方体的形成，使六方片状水化物层破坏，第二放热峰出现，水化反应重新第二放热峰出现，水化反应重新(chngxn)(chngxn)加速；加速；阶段阶段C C：相应于在：相应于在C3AC3A周围形成立方状周
11、围形成立方状C3AH6C3AH6水化物，水化反应变水化物，水化反应变慢。慢。第13页/共27页第十三页，共27页。C3A在有石膏(shgo)、Ca(OH)2存在的条件下水化n n（1 1）在液相的氧化钙浓度达到饱和时）在液相的氧化钙浓度达到饱和时n nC3A+CH+12H=C4AH13C3A+CH+12H=C4AH13n n在硅酸盐水泥浆体的碱性液相中最易发生；在硅酸盐水泥浆体的碱性液相中最易发生；n n处于碱性介质中的处于碱性介质中的C4AH13C4AH13在室温下能够稳定在室温下能够稳定存在，其数量迅速增多，就足以阻碍粒子的存在，其数量迅速增多，就足以阻碍粒子的相对移动，使浆体产生瞬时凝结
12、。相对移动，使浆体产生瞬时凝结。n n在水泥粉磨时通常都掺有石膏在水泥粉磨时通常都掺有石膏(shgo)(shgo)进行进行缓凝。缓凝。第14页/共27页第十四页，共27页。n n（2 2）有石膏存在时，）有石膏存在时，C4AH13C4AH13与石膏反应生成钙矾石与石膏反应生成钙矾石n n所形成的三硫型水化硫铝酸钙，又称钙矾石。由于其中的所形成的三硫型水化硫铝酸钙，又称钙矾石。由于其中的铝可被铁置换而成为含铝、铁的三硫酸盐相，故常以铝可被铁置换而成为含铝、铁的三硫酸盐相，故常以AFtAFt表表示。钙矾石不溶于碱溶液而在示。钙矾石不溶于碱溶液而在C3AC3A表面沉淀形成致密的保表面沉淀形成致密的保
13、护层，阻碍护层，阻碍(z(z i)i)了水与了水与C3AC3A进一步反应，因此降低了水化进一步反应，因此降低了水化速度，避免了急凝。速度，避免了急凝。第15页/共27页第十五页，共27页。n n（3 3）当）当C3AC3A尚未完全水化而石膏已经耗尽时，尚未完全水化而石膏已经耗尽时，C3AC3A水水化所成的化所成的C4AH13C4AH13与先前形成的钙矾石与先前形成的钙矾石(fn sh)(fn sh)依下式依下式反应，生成单硫型水化硫铝酸钙（反应，生成单硫型水化硫铝酸钙（AFmAFm）：）：第16页/共27页第十六页，共27页。n n（4 4）当石膏掺量极少，在所有的钙矾石）当石膏掺量极少，在所
14、有的钙矾石(fn sh)(fn sh)都已经转化成单硫型水化硫铝酸钙都已经转化成单硫型水化硫铝酸钙后，就可能还有未水化的后，就可能还有未水化的C3AC3A剩余，剩余，C3AC3A水化所成的水化所成的C4AH13C4AH13与单硫型水化硫铝酸钙与单硫型水化硫铝酸钙反应生成固溶体。反应生成固溶体。第17页/共27页第十七页，共27页。n nC3AC3A的水化产物的水化产物(ch(ch nw)nw)CaSO42H2O/C3A（摩尔比）水化产物3.0AFt1.03.0AFt +AFm1.0AFm1.0单硫型固溶体0水石榴石 C3AH6第18页/共27页第十八页，共27页。在有石膏、在有石膏、Ca(OH
15、)2Ca(OH)2存在的条件下，存在的条件下，C3AC3A的水的水化过程分为化过程分为4 4个阶段个阶段(P55(P55 图图2-2-5-8)2-2-5-8)阶段阶段I I：C3AC3A溶解，钙矾石溶解，钙矾石(Aft)(Aft)形成形成,水化速率减慢水化速率减慢阶段阶段II II：由于包覆层变厚，结晶压力大，钙矾石包覆层局部破裂：由于包覆层变厚，结晶压力大，钙矾石包覆层局部破裂(pli)(pli)；阶段阶段IIIIII：包覆层破裂：包覆层破裂(pli)(pli)处，水化反应重新加速，所形成的钙矾石又使得破裂处，水化反应重新加速，所形成的钙矾石又使得破裂(pli)(pli)处处封闭。封闭。阶段
16、阶段IVIV：石膏消耗完毕，：石膏消耗完毕，C3AC3A与钙矾石继续反应生成单硫型铝酸钙与钙矾石继续反应生成单硫型铝酸钙(Afm)(Afm)，出现第二个放热高，出现第二个放热高峰。峰。第19页/共27页第十九页，共27页。4 C4AF水化 铁铝酸钙的水化反应及其产物与C3A极为相似。氧化铁基本上起着与氧化铝相同的作用，也就是在水化产物中铁置换部分铝，生成固溶体。当没有石膏存在时，C4AF与水反应生成部分铝被铁置换过的C4AH13，即C4（A、F）H13，即为水化铝酸钙与水化铁酸钙的固溶体。呈六方片状，在低温下比较稳定，高温时向立方晶型C3（A、F）H6转化(zhunhu)。温度高时，C3（A、
17、F）H6也可以由C4AF水化直接生成。当有石膏存在时，其反应与C3A大致相同。当石膏充分，形成铁置换过的钙矾石固溶体；而石膏量不足时，则形成铁置换过的单硫性固溶体。第20页/共27页第二十页，共27页。一、水化过程(guchng)第二第二(d r)部分部分 硫酸盐水泥水化硫酸盐水泥水化第21页/共27页第二十一页，共27页。n n第三个峰：第三个峰：n n水泥中硫酸盐含量一般不足以将全部水泥中硫酸盐含量一般不足以将全部C3AC3A转化转化(zhu(zhu nhu)nhu)为为AFtAFt相，因而剩余的相，因而剩余的C3AC3A与与AFtAFt相将转化相将转化(zhu(zhu nhu)nhu)为
18、为AFmAFm即即单硫酸盐相。单硫酸盐相。第一个峰：AFt相的形成(xngchng)第二个峰：相当于C3S的水化 第22页/共27页第二十二页，共27页。第三部分第三部分 水化速率水化速率(sl)及影响及影响因素因素n n一、水化速率n n表示方法(fngf)：单位时间内的水化程度或水化深度：n n水化程度：发生水化作用的量和完全水化量的比值。n n水化深度：已水化层的厚度n n测定方法(fngf)：n n直接法：岩相分析、X射线分析和热分析等，直接测定水化程度。n n间接法：测试水化热、结合水以及Ca(OH)2生成量等。第23页/共27页第二十三页，共27页。n n通过测试结合通过测试结合(
19、jih)(jih)水量来计算水化程度：水量来计算水化程度：式中：水化程度(%)；x1各龄期(ln q)结合水量；x2 完全水化后结合水量。第24页/共27页第二十四页，共27页。n n水化程度水化程度(chngd)(chngd)可以根据下式转化成水化深度：可以根据下式转化成水化深度：式中：h水化深度;dm 水化前粒子的平均直径(zhjng)；水化程度 l 水化后粒子的平均直径(zhjng)；第25页/共27页第二十五页，共27页。n n二、水化速率影响因素(yn s)n n1.水泥矿物组成和晶体结构n n2.水泥细度和水灰比n n水泥粉磨得越细，比表面积就越大，与水接触的面积也越大，在其他条件相同的情况下，水化反应就会越快；水灰比在一定范围内变化时，适当增大水灰比，可以增大水化反应的接触面积，使水化速度加快。n n3.温度 温度升高，水化加速，产物也有差异。n n4.外加剂n n促凝剂、早强剂、缓凝剂等第26页/共27页第二十六页，共27页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)！第27页/共27页第二十七页，共27页。